Using evolutionary algorithms for designing novel 3D objects
Evrimsel algoritmalar kullanılarak özgün 3D nesne tasarımı
- Tez No: 459628
- Danışmanlar: PROF. DR. FATİH VEHBİ ÇELEBİ, YRD. DOÇ. DR. HİLAL KAYA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 73
Özet
Doğada, her türlü yaşam alanı için özelleşmiş sayısız çeşitlilikte canlı tasarımları mevcuttur. Tek bir başlangıç hücresinin (zigot) kendisini çoğaltması ile ortaya çıkan bu tasarımların olgunlaşma mekanizmasının çözülmesi, kendi ihtiyaçlarımıza yönelik nesneler tasarlamada bize yardımcı olabilir. Milyonlarca küçük hücreden büyük bir şeklin nasıl meydana geldiğini anlamak için hücre davranışını iyi anlamak gerekir. Hücreler, içinde bulundukları duruma göre, kendilerine verilmiş olan talimatlar kitapçığını yani DNA'larını okur ve burada kodlanmış olan kurallara göre ne yapacaklarına karar verirler. DNA üzerindeki bu kuralların neler olduğu, nasıl kodlandığı ve hücre içinde nasıl bir mekanizma ile çözüldüğü bilinirse, aynı yöntem bilgisayar ortamında uygulanarak 3D tasarım için kullanılabilir. Bu çalışmada, çok hücreli canlı embriyolarının anne karnında ya da yumurta içinde nasıl olgunlaştığı araştırılmış ve bu mekanizmanın basit bir simülasyonu yapılarak yöntemin 3 boyutlu özgün tasarımlar üretmedeki başarısı araştırılmıştır. Unity3D oyun motoru ile geliştirilen uygulama, küp şeklinde bir grup sembolik zigot ve DNA ile başlamaktadır. Yapay embriyoların nihai olgunluğa ulaşabilmesi için hücreler DNA'larını sorgulayarak üreme, intihar etme, protein sentezleme vb. eylemleri yerine getirmektedirler. Rastgele genlere sahip embriyolar bir çeşit“kararlı durum genetik algoritması”yardımıyla, kendilerine verilen görevlere en uygun tasarımı oluşturmaları için evrimleştirilmektedirler. Yapay Embriyojeni olarak bilinen bu sistemin özgün 3D cisimler oluşturabilme yeteneğini ölçmek için bir takım testler yapılmıştır. Sonuç olarak, tasarlanan evrimsel algoritmanın, hedef olarak belirlenen farklı karakteristikteki bir takım nesnelere %50-%85 arası benzerlikte şekiller üretebildiği görülmüştür. Bu çalışmada önerilen sistem, sadece uygunluk fonksiyonunun değiştirilmesi ile çok farklı tasarım problemlerine kolayca adapte edilebilir.
Özet (Çeviri)
There are numerous varieties of living designs specialized for every habitat in nature. Resolving these designs' maturation mechanisms starting from the replication of one initial cell (zygote) can help us design objects that we need. In order to understand how a big organism emerges from millions of tiny cells, cell behaviors must be understood sufficiently. Cells read a given instruction booklet -the DNA- according to the situation that they are in, and they decide what to do with the rules coded into the booklet. If these rules, how they are encoded in the DNA and which mechanism is employed to decode them are known, the same methods can be applied to the computerized 3D design. In this thesis, how multicellular creature embryos are maturated in the womb or egg is investigated, thereafter performance of this mechanism on producing 3D artificial novel objects is analyzed via making a simple simulation of that. An application developed with Unity3D game engine starts with a set of symbolic cubic zygotes and DNAs. In order for the artificial embryos to reach the ultimate maturity, the cells question their DNAs to reproduce, suicide, protein synthesis etc. to carry out their actions. Embryos having random genes are evolved to form optimal designs for given tasks by the help of a“steady state genetic algorithm”. In order to evaluate the ability to create original 3D objects of this system known as“artificial embryogeny”, a number of tests are performed. As a result, it is observed that proposed evolutionary algorithm is able to generate shapes that resemble given target shapes which have different characteristics, with a similarity between 50% and 85%. The system proposed in this study can easily be adapted to many different design problems simply by adjusting the fitness function.
Benzer Tezler
- Evolutionary search algorithm basedon hypercube optimisation
Başlık çevirisi yok
MUSTAFA TUNAY
Doktora
İngilizce
2015
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolYakın Doğu ÜniversitesiPROF. DR. RAHİB ABİYEV
- Antenlerin hızlı ve doğru tasarımı için esnek hesaplamaya dayalı sayısal karma yöntemler
Numerical hybrid methods based on soft computing for fast and accurate design of antennas
MAHMUD ESAD YİĞİT
Doktora
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT TAYFUN GÜNEL
- Fault-tolerant gain-scheduling control laws applications to a passenger aircraft
Hata toleranslı kazanç-ayarlamalı kontrol kurallarının bir yolcu uçağına uygulamaları
AISHA SIR ELKHATEM ALI
Doktora
İngilizce
2022
Uçak MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞEREF NACİ ENGİN
- Geliştirilmiş SPEA2 ile envanter probleminin çözümü
Inventory optimization with a novel SPEA2 algorithm
ALİ BAYRAKDAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Aydın ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ILHAM HUSEYINOV
- Değişken açılı elyaf kompozitlerin uygulanabilirlik açısından yeni bir tasarım yaklaşımı ve diferansiyel evrim ile burkulma yükü optimizasyonu
A novel approach to optimize buckling load for variable angle fiber composites in terms of viability using differential evolution
UMUT BEYAZGÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ DEMET BALKAN
PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU